2.1 Comparação de diversas tecnologias para iniciar células eletrolíticas pré-cozidas
Tanto no mercado interno quanto no exterior, células eletrolíticas de alumínio pré-cozidas em grande-escala geralmente adotam o método de pré-aquecimento e partida com revestimento do forno. Especificamente, existem quatro métodos técnicos: inicialização de banho de alumínio, inicialização de partículas de coque, inicialização de grafite e inicialização de gás.
Em células pré-cozidas domésticas, o método mais comumente usado para comissionamento e partida é a técnica tradicional de partida em banho de alumínio. Sua maior vantagem é a simplicidade de operação, com elevação uniforme da temperatura nas etapas posteriores e fácil controle. Nos últimos anos, com a terceira onda de construção de eletrólise de alumínio na China e o desenvolvimento de células eletrolíticas maiores (200 kA a 300 kA).
2.2 Controle das três etapas de aquecimento no pré-aquecimento e cozimento de células eletrolíticas de alumínio pré-cozidas
2.1.1 Estágio de pré-aquecimento-de baixa temperatura
A temperatura média do revestimento da célula deve ser controlada abaixo de aproximadamente 200 graus. O principal objetivo do controle da temperatura durante este período é remover a umidade do material de revestimento, ao mesmo tempo em que retarda a deformação por expansão térmica entre os blocos de carbono do cátodo, o aglutinante, as barras de aço do cátodo e o invólucro da célula durante o estágio inicial de cozimento. Isto reduz o efeito prejudicial no revestimento causado pelas diferenças nos coeficientes de expansão térmica entre vários materiais. Especialmente abaixo de 200 graus, a plasticidade das barras de aço catódico é muito baixa, enquanto seu coeficiente de expansão térmica é cerca de 3 a 4 vezes maior que o dos blocos de carbono catódico. O controle adequado da taxa de aumento de temperatura evitará o rompimento precoce dos blocos de carbono do cátodo. Durante este período, a taxa de aquecimento geralmente deve ser controlada em cerca de 5 graus por hora.
2.2.2 Estágio de torrefação-de temperatura média
Durante este período, a temperatura é controlada dentro da faixa de aproximadamente 200 graus a 600 graus. O objetivo é remover substâncias voláteis e água cristalina do material de revestimento. Neste momento, a barra de aço do cátodo mudou de deformação por expansão térmica para deformação por fluência (o ponto de escoamento do aço é de 200 graus), aumentando sua plasticidade. A principal tarefa durante este período é torrar a pasta de ligação nos espaços entre os cátodos e ao redor das bordas da ranhura, melhorando assim o desempenho de ligação entre a pasta de ligação e os blocos de carbono do cátodo. Durante este período, a taxa de aquecimento pode atingir 10–20 graus por hora.
2.2.3 Estágio de coqueamento-de alta temperatura
A temperatura está em torno de 600 graus. Este período envolve torra em alta-temperatura do revestimento lateral. O objetivo do controle de temperatura é garantir que os blocos de carbono catódico e a pasta ligante estejam totalmente ligados e coqueados em uma única peça, atingindo as condições exigidas para a produção normal. É importante notar que após a temperatura atingir 500 graus, a pasta de ligação sofre expansão livre devido à coqueificação e depois se transforma em deformação por contração. Neste momento, os blocos de carbono catódico ainda permanecem no estado de deformação expandida. Portanto, a pasta de ligação ao redor das bordas da ranhura provavelmente desenvolverá algumas rachaduras por contração. É necessário controlar prontamente a taxa de aquecimento.
